李建飛

（國能懷安熱電有限公司，河北 張家口 076150）

在火電廠內汽輪機起到至關重要的作用，其不但可以保障火電廠的運維效率，更可以運用預防控制的方式，闡明監(jiān)控機組設備的運行情況，并通過異常振動的檢索，執(zhí)行問題位置的調查工作，確認振動現(xiàn)象發(fā)生的原因。如此，才能讓工作人員在完成故障診斷工作后，第一時間開始維修并避免異常響動對機組的運行帶來影響。同時轉子也是汽輪機在運行階段的重要組件，其若與靜子相互碰撞以及出現(xiàn)轉子不對中的情況，則會增加汽輪機內部的不平衡問題，讓汽輪機出現(xiàn)異常振動的情況。

1 火電廠汽輪機異常振動的檢測手段

若汽輪機在運行階段長期受到高壓、高速以及高溫等條件的影響，則會增加其發(fā)生故障的概率，使得工作人員需要運用相關技術，定期或是非定期對汽輪機的狀態(tài)進行檢查，以保證汽輪機能夠正常的運行。對此，應運用以下的檢測手段，規(guī)避火電廠在生產(chǎn)活動開展過程中出現(xiàn)問題。

1.1 非接觸性檢測

非接觸性的檢測設備有激光物位計、非接觸式雷達物位計、超聲波物位計、超聲波流量計、紅外線感溫儀等，通過它的應用，工作人員不僅可以依靠聲音及光完成對應的檢測工作，更能讓汽輪機在運行階段產(chǎn)生的參數(shù)被確認，促使汽輪機中的數(shù)據(jù)信息在此階段能夠被系統(tǒng)檢測到。如此，運用非接觸式的檢測方法，探測聲波及電磁波，讓火電廠內的檢測精度要求能夠得到滿足。也可通過光電傳感器完成后續(xù)的檢測工作。同時，在檢測過程中，應用非接觸式的檢測方式，還需把控檢測成本，讓工作人員運用標準的操作方式，以提升檢測工作的實施效率，達到節(jié)省經(jīng)濟成本的目的。

1.2 接觸性檢測

采用傳感器執(zhí)行檢測工作，依靠接觸式傳感器，讓汽輪機能夠在運動的過程中，將其中的運動信息進行更改，讓其變更為電信號，使得可視化的檢測技術能夠應用于此。在此過程中，通過接觸式檢測工作的開展，能夠讓傳感器依附于設備需要進行檢測的區(qū)域，讓汽輪機在進行轉動期間，能夠勘察汽輪機所產(chǎn)生的應力，若出現(xiàn)異常的振動，則可及時把控故障位置。也可通過靈敏度的探測方式，讓工作人員合理地安裝傳感器，依靠接觸式的檢測法，將汽輪機的應用效率進行提高并且在接觸式傳感器應用期間，當導線連接時，也有可能發(fā)生的問題，所以，在檢測的過程中，可以利用指定數(shù)量的汽輪機葉片，通過敏感性材料的應用，保證接觸式檢測工作的實施效率及準確性。若汽輪機在運行過程中發(fā)生問題，就會產(chǎn)生相對較大的熱量，也會對周圍的工作環(huán)境帶來影響。所以，需要采用接觸式檢測的方式，規(guī)避汽輪機受到導線粘貼、貼片等方面的影響。

2 火電廠汽輪機異常振動故障排查技術措施

2.1 勘察轉子熱彎曲情況

若轉子發(fā)生熱變形的問題，其中的振動特征值會增加到一倍的頻振幅之上，使得汽輪機的參數(shù)及轉子之間的差異就會增加，導致現(xiàn)場內的溫度提升，增加轉子發(fā)生熱變形的可能。這樣一來，則會導致機組在冷態(tài)起機的過程中，增加負荷段，讓轉子的溫度升高，無法保證材質內所釋放的應力能夠被控制好，引發(fā)一系列的轉子熱變形的問題。所以，若振動頻率增加，則會導致相位變化的問題出現(xiàn)。所以，在處理轉子的熱變形問題時，可以及早采用直軸，利用機械直軸法、局部加熱直軸法，防止機組發(fā)生異常振動的問題。

2.2 注重動靜碰摩表現(xiàn)

在火電廠內，為防止汽輪機出現(xiàn)異常的振動問題，可增加對動靜碰摩等方面問題的關注，運用初步判斷的方式，保證檢修人員能夠了解靜子以及轉子所產(chǎn)生的摩擦情況。這樣，則可確認異常振動可能發(fā)生的周期，了解靜子碰撞與轉子在此過程中的周期性問題。并且，可以觀察局部碰摩點是否發(fā)熱，確認一旦靜子與轉子進行碰撞摩擦就會發(fā)熱，若該區(qū)域內缺少潤滑油的應用，則會增加干摩擦區(qū)域的熱量，導致碰撞點區(qū)域的溫度會比其他的位置要高。此時，若通過表征判斷的方式，則可掌握現(xiàn)場內可能出現(xiàn)的動靜碰摩問題，使得工作人員通過儀器設備完成下一步處理操作。另外，可以運用渦流傳感器來檢測汽輪機內的轉子運行頻率及產(chǎn)生的振幅，通過參數(shù)型號等內容的分析，讓工作人員將該部分數(shù)據(jù)與正常狀況下的參數(shù)內容進行比較，如果存在異常，則可確認是哪種故障造成的。

2.3 診斷轉子質量平衡與否

結合轉子在運行過程中質量是否平衡，確認其在振動環(huán)節(jié)可能發(fā)生的表征，從而診斷其是否存在故障問題，具體如表1內容所示。

表1 汽輪機內轉子不平衡工況中的故障表征

如表1中內容所述，若轉子在運行過程中，受到外界干擾因素的影響，其可能發(fā)生的特征表現(xiàn)為：第一，軸心的軌跡基本為橢圓形。第二，若轉子的轉速和振幅存在正比的關系，轉速增加，振幅就會提高。第三，若轉子在運行過程中相對穩(wěn)定，則其中所產(chǎn)生的振動相位角則會呈現(xiàn)出平穩(wěn)的狀態(tài)。同時，通過故障診斷的方式，可以實現(xiàn)對通頻矢量（簡稱為XM）和振動矢量（簡稱為XN）的測量，二者之間的關系是：

如此，若幅值與相位角不隨時間變化，則大致可以確認轉子存在質量不平衡情況。

2.4 防止氣流激振問題發(fā)生

在汽輪機運行過程中可能會受到氣流激振的影響，導致其中的低頻分量持續(xù)變化，甚至出現(xiàn)增大的情況。同時，若工作人員未及時勘察汽輪機的外觀及內部狀況，則會無法調節(jié)汽輪機的運行負荷，造成不同負荷情況下，汽輪機的高壓進氣門狀況不一。所以，為解決此問題的頻繁發(fā)生，應積極把控汽輪機的運行狀況，診斷氣流激振情況，防止高參數(shù)機組中的再熱中壓裝置與高壓裝置發(fā)生頻繁振動的情況，也可運用汽輪機負荷氣壓的調節(jié)方式，規(guī)避其發(fā)生氣流激振的風險，使得汽輪機不會頻繁地發(fā)生異常振動。

2.5 確認轉子裂痕問題

檢測轉子裂痕的具體表現(xiàn)情況，若轉子存在裂痕，則局部的剛度則會呈現(xiàn)出下降的趨勢，使得轉子在運行過程中該區(qū)域內的剛度會呈現(xiàn)不對稱的情況。若轉子的運行速度已經(jīng)達到了臨界值，則會以2X的頻率進行振動，使得轉子裂痕問題發(fā)生，具體的診斷流程圖如圖1所示。

圖1 轉子裂痕故障診斷流程圖

同時，在診斷故障的過程中，可以通過對轉子運動狀態(tài)的分析，了解其中的時域特征、頻率特征、升速特征，從而實現(xiàn)對轉子裂痕故障的診斷。而在解決的過程中，可以掌握裝置以及汽輪機的軸承區(qū)域是否存在磨損的問題，讓定子以及轉子不會頻繁地進行摩擦，讓鐵芯的外表損壞情況不會發(fā)生。這樣，則可規(guī)避硅鋼片發(fā)生短路的可能。另外，可以讓工作人員用細銼將汽輪機表面的毛刺進行去除，使硅鋼片不會發(fā)生短接的情況。增加絕緣漆的使用并在現(xiàn)場內進行烘干處理。若發(fā)電機內部發(fā)生受潮等情況，則會讓鐵芯的外表出現(xiàn)銹蝕問題。所以，可以運用砂紙的打磨方式，當現(xiàn)場內的整平工作實施完畢后，涂刷絕緣漆。

2.6 診斷轉子不對中問題

一旦汽輪機組在運行的過程中發(fā)生轉子不對中的情況，工作人員則可通過對轉子運行頻率圖的觀察，了解到轉子的徑向方向可能會發(fā)生改變，確認其已經(jīng)變?yōu)榱艘酝?倍。而其中的多倍頻與1倍頻則起到輔助的作用，判定其平行不對中。并且，通過水平與垂直振幅的分析，了解其中可能出現(xiàn)的中偏差情況，通過對轉子不對中狀況的分析，確認其中所發(fā)生的振動故障是否嚴重。此時，若軸向的頻率是以1X為主，可以在聯(lián)軸器內進行連接，了解其中存在2個轉子，二者之間的高差大約能夠在π的范圍。并且，存在角度不對中的問題。因此，若存在轉子的振動頻率高于2倍頻，其中的波形就相對穩(wěn)定，而聯(lián)軸器兩端的軸向與徑向高差則是180°，可以判定其問題為組合不對中。如此，工作人員只需做好現(xiàn)場內的調節(jié)工作，防止轉子在運動的過程中發(fā)生碰撞即可。

2.7 優(yōu)化監(jiān)測系統(tǒng)

傳統(tǒng)的振動監(jiān)測工作需要人工進行輔助，或是人工與設備的配合，完成對汽輪機的檢測。但此種方式無法保證能夠對其進行全天候的檢測。所以，在當前的火電廠內，為保證現(xiàn)場內的檢測工作能夠順利實施，可以運用在線監(jiān)測以及系統(tǒng)診斷的方法，將以太網(wǎng)作為工作的前提。增加傳感器的應用，讓其與工控計算機進行連接。如此則可實現(xiàn)對汽輪機運行狀況的合理控制，通過前段振動信號的使用，確認汽輪機是否存在異常的振動問題。

首先，可以運用數(shù)據(jù)采集模塊的組建，讓核心元件都能夠在汽輪機的內部進行分布，增加振動傳感器的應用，讓其可以進行無間歇、全天候的數(shù)據(jù)采集，以確認是否存在振動信號。同時，可以通過數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)的構建，緩解中控中心的壓力。例如，通過調理振動信號的方式，在現(xiàn)場內完成濾波、降噪以及放大等工作，區(qū)分振動信號的類型及來源，運用分類處理的方式，依靠數(shù)據(jù)庫完成分區(qū)處理工作，以保證后續(xù)的振動故障能夠被診斷及追溯。

其次，可以通過中心服務器模塊的組建，增加1臺工控pc的使用，將前端的振動信號進行整合，讓工作人員運用系統(tǒng)預設的方式，完成標準信號內容的比對。如此，則可確認標準振幅的范圍，運用異常故障的診斷方式，讓系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)故障時及時報警。

同時，也可通過通信模塊的應用，依靠以太網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)信息的采集工作，利用中心服務器完成雙向的通信。

2.8 規(guī)避輔助系統(tǒng)風險

在汽輪機輔助機油系統(tǒng)運行階段，工作人員需要勘察軸頸的情況，若該區(qū)域內出現(xiàn)問題，則會造成軸頸發(fā)生損傷、劃傷的可能，提高了油系統(tǒng)的故障概率。所以，為規(guī)避輔助油系統(tǒng)風險的發(fā)生，還需定期對汽輪機組進行保護處理，讓系統(tǒng)在運行過程中不會出現(xiàn)不和諧的情況，以降低對機組帶來的影響。

并且，在汽輪機內的轉子進行運動的過程中，為規(guī)避輔助系統(tǒng)風險，可以掌握現(xiàn)場內存在的不平衡情況，防止軸徑發(fā)生損壞，讓此種不會頻繁出現(xiàn)，并且，在輔助系統(tǒng)運維期間，應注重轉子的特征頻，當其為1X時，振幅則會控制在對應的范圍內，使得汽輪機在運行過程中不會受到過多的影響，進而規(guī)避輔助系統(tǒng)發(fā)生風險。也可定期更換機件，防止振動相位持續(xù)變化。

2.9 實現(xiàn)系統(tǒng)功能

通過振動單元的應用，讓汽輪機在運行過程中的常見故障能夠被檢測。首先，可運用專家系統(tǒng)，讓其檢索海量的數(shù)據(jù)內容，以老樣本的訓練方式，保證振動信號能夠被全面地分析。如此，則可準確地判斷故障問題，讓系統(tǒng)能夠生成故障的診斷報告。及時地讓工作人員掌握系統(tǒng)中的故障產(chǎn)生原因。依靠對應的維修以及診斷方式，增加在振動問題處理環(huán)節(jié)的重要依據(jù)。其次，可以利用振動的診斷單元，檢測瓦振、軸振、脹差和軸向位移的狀態(tài)。這樣一來，若軸向位移存在持續(xù)的變化，則可以及時地進行報警處理，以防止停機等問題的發(fā)生，使得軸向位移不會出現(xiàn)偏大等現(xiàn)象，防止動靜部件出現(xiàn)過大的摩擦。

3 結語

綜上所述，火電廠在運行過程中可能會發(fā)生汽輪機異常振動的問題，其作為一種常見的故障，不僅會危害火電廠中發(fā)電機組的運行安全，也會對其穩(wěn)定性造成嚴重的影響，使得周圍的居民無法正常地使用電。若汽輪機的運行問題未受到維修人員的關注，也會增加對社會的影響。所以，為避免汽輪機發(fā)生故障，應合理地創(chuàng)建在線監(jiān)測系統(tǒng)，加強對故障原因的分析，讓工作人員依靠接觸式檢測、非接觸式檢測法來確認故障點，從而逐一地排查故障問題的發(fā)生區(qū)域，使火電廠更加穩(wěn)定、安全的運行。